PODZEMNÍ STAVBYPODZEMNÍ STAVBY

Základní projekční prvkyprojekční prvky

Ústav geotechniky

Základní projekční prvkyZákladní projekční prvky PSPS

U plošných a halových PS závisí vždy na jejich U plošných a halových PS závisí vždy na jejich určení. Řídí se obvykle zvláštními předpisy určení. Řídí se obvykle zvláštními předpisy (jsou-li tyto vůbec) případně požadavky na (jsou-li tyto vůbec) případně požadavky na objekt vždy případ od případuobjekt vždy případ od případu

Zevšeobecnění lze provést především u Zevšeobecnění lze provést především u staveb staveb liniovýchliniových

1. Příčný řez1. Příčný řez je dán:je dán: Účelem stavbyÚčelem stavby: : průjezdnýprůjezdný či či provozní provozní ØØ a následně a následně

příčný řez díla; standardně je příčný řez díla; standardně je symetrickýsymetrický GT poměry v traseGT poměry v trase: : ØØ ostění odpovídá ostění odpovídá směru a směru a

velikosti hor. tlakuvelikosti hor. tlaku; ostění s masívem spolupůsobí; ostění s masívem spolupůsobí Statickými požadavkyStatickými požadavky => => zaklenutízaklenutí; staticky je ; staticky je

maximálně výhodné i když dispozičně již méněmaximálně výhodné i když dispozičně již méně Vnitřním zatížením Vnitřním zatížením (např. vod. tlak. štoly => O (např. vod. tlak. štoly => O ØØ)) HospodárnostíHospodárností =>=> ØØ co nejmenší, ale s možností co nejmenší, ale s možností

nasadit mechanizaci; plocha nasadit mechanizaci; plocha ØØ roste se rozměrů!; roste se rozměrů!; důležitá je unifikace (dílce ostění, tažené bednění ap.)důležitá je unifikace (dílce ostění, tažené bednění ap.)

VětránímVětráním:: u silně dopravně zatížených silničních a u silně dopravně zatížených silničních a městských tunelůměstských tunelů

Technologií stavbyTechnologií stavby:: ØØ je často tvrdě dán použitou je často tvrdě dán použitou mechanizací (štíty, TBM ap. - O mechanizací (štíty, TBM ap. - O ØØ; disp. výhodnější ); disp. výhodnější )

Příčný Příčný ØØ hydrotechnických štol s hydrotechnických štol s volnou hladinouvolnou hladinou (přivaděče, kanalizační (přivaděče, kanalizační

štoly)štoly) vyplývá:vyplývá:

Z požadovanéhoZ požadovaného průtoku a z optimální rychlosti průtoku a z optimální rychlosti proudění vody (2 až 2,5 msproudění vody (2 až 2,5 ms-1-1))

Z požadavku alespoň minimálního nasazení Z požadavku alespoň minimálního nasazení mechanizace při stavběmechanizace při stavbě

Ze světlé výšky - neměla by klesnout pod 1,60 Ze světlé výšky - neměla by klesnout pod 1,60 m („průchozí“ m („průchozí“ ØØ, nasazení pneumatického , nasazení pneumatického překlopného nakladače při stavbě)překlopného nakladače při stavbě)

Typizované profily viz:Typizované profily viz:

Příklady Příklady typizovanýchtypizovaných

profilů profilů hydrotechnických hydrotechnických

štol s volnou štol s volnou hladinouhladinou

Příčný Příčný ØØ tlakových tlakových hydrotechnických štolhydrotechnických štol (tlakové (tlakové vodovodní štoly a přivaděče VE, PVE)vodovodní štoly a přivaděče VE, PVE)

V těchto štolách proudí voda podle stejných V těchto štolách proudí voda podle stejných zákonů jako v potrubízákonů jako v potrubí

Ostění je namáháno rotačně symetrickým Ostění je namáháno rotačně symetrickým vnitřním přetlakemvnitřním přetlakem; ten bývá zpravidla ; ten bývá zpravidla největším zatížením ostění =největším zatížením ostění =>> proto jde téměř proto jde téměř vždy o kruhové vždy o kruhové ØØ

Kruhový Kruhový ØØ je současně staticky nejvýhodnější i je současně staticky nejvýhodnější i při vysokých horninových tlacíchpři vysokých horninových tlacích

Ostění štoly je nutné posuzovat na kombinaci Ostění štoly je nutné posuzovat na kombinaci různých zatěžovacích stavů (při kolísání vnějších různých zatěžovacích stavů (při kolísání vnějších tlaků a vnitřního přetlaku)tlaků a vnitřního přetlaku)

Hydrotechnické tlakové štolyHydrotechnické tlakové štoly

Příčný Příčný ØØ železničních tunelů železničních tunelů Byl odvozen:Byl odvozen:

Z Z max. rozměru vozidlamax. rozměru vozidla aa z z rozměru nákladurozměru nákladu Na tratích ČD se postupně vyvíjel:Na tratích ČD se postupně vyvíjel:

Profil základní (z obrysu vozidla) Profil základní (z obrysu vozidla) PPzz,, dále:dále: O-VMO-VM (o(oбрысбрыс--вагонныйвагонный международмеждународнныйый)) Od r. 1957Od r. 1957 1-VM1-VM ((единыйединый--вв. . мм.), z něj pak:.), z něj pak: Průjezdný Průjezdný ØØ 1-SM1-SM (e.-c(e.-cтроителныйтроителный мм.) resp. .) resp. 1-SM1-SMEE

((электрифиэлектрифицироцированыйваный)) Nyní: Nyní: TUNELOVÝ PRŮJEZDNÝ PRŮŘEZTUNELOVÝ PRŮJEZDNÝ PRŮŘEZ podlepodle

ČSN 73 7508/2002 ČSN 73 7508/2002 (Železniční tunely)(Železniční tunely) viz: viz: Pro každý tunel navrhovat pokud možno Pro každý tunel navrhovat pokud možno

JEDNOTNÝ JEDNOTNÝ ØØ. Výjimka u tunelů v obloucích . Výjimka u tunelů v obloucích různých poloměrů různých poloměrů rr. Tunelový . Tunelový ØØ se navrhuje z se navrhuje z extrémních hodnot poloměru extrémních hodnot poloměru rr a převýšení a převýšení kolejíkolejí

Tunelový průjezdný průřez pro elektrizovanou trať v přímé a v Tunelový průjezdný průřez pro elektrizovanou trať v přímé a v oblouku o poloměru R ≥ 300 m:oblouku o poloměru R ≥ 300 m:

Sdružený tunelový průjezdný průřez pro elektrizovanou trať v Sdružený tunelový průjezdný průřez pro elektrizovanou trať v přímé a v oblouku o poloměru R ≥ 300 m:přímé a v oblouku o poloměru R ≥ 300 m:

Příčný Příčný ØØ metrametra

Vychází z Vychází z PRŮJEZDNÉHPRŮJEZDNÉHO PRŮŘEZU O PRŮŘEZU METRAMETRA podlepodle ČSN 73 ČSN 73 7509 /1995 7509 /1995 (Průjezdný(Průjezdný

průřez metra)průřez metra)

Příčný Příčný ØØ silničních a dálničních silničních a dálničních (městských) tunelů(městských) tunelů

Je dán šířkou Je dán šířkou mezimeziobrubníky = obrubníky = ΣΣ jízdních jízdních pruhůpruhů+ š. vodících + š. vodících proužkůproužků+ š. + š. případného případného přidatného přidatného pruhu + pruhu + oboustranné oboustranné (nouzové) (nouzové) chodníkychodníky

ČSN 73 7507/1999 (Projektování tunelů pozemních komunikací) - s s ohledem na bezpečnost se již ohledem na bezpečnost se již nepředpokládají obousměrné nepředpokládají obousměrné tunelytunely

Šířkové kategorie:Šířkové kategorie:

Krátké tunely (do 200 m)Dlouhé (>1 000 m) a střední tunely

Š. jízdních pruhů (dle zahraniční zkušenosti) Š. jízdních pruhů (dle zahraniční zkušenosti) snížena na 3,50 m; pouze u krátkých tunelů (často snížena na 3,50 m; pouze u krátkých tunelů (často ve městech s vysokou intenzitou provozu) ve městech s vysokou intenzitou provozu) ponechána 3,75 mponechána 3,75 m

Š. krajnice (odstavných pruhů) redukována na Š. krajnice (odstavných pruhů) redukována na 0,75 až 1,75 m. U dlouhých tunelů lze tyto 0,75 až 1,75 m. U dlouhých tunelů lze tyto elementy zcela vynechat a nahradit je nouzovými elementy zcela vynechat a nahradit je nouzovými zálivyzálivy

Pro dlouhé (příp. střední) tunely je doporučena Pro dlouhé (příp. střední) tunely je doporučena kat. T-7,5 (viz)kat. T-7,5 (viz)

U krátkých tunelů doporučena kat. T-8,5; T-9,0; T-U krátkých tunelů doporučena kat. T-8,5; T-9,0; T-10,0 (viz). Rozhoduje technicko-ekonomické 10,0 (viz). Rozhoduje technicko-ekonomické zhodnocenízhodnocení

Přídavné (stoupací) pruhy by se neměly z Přídavné (stoupací) pruhy by se neměly z ekonomických důvodů navrhovat (vypadávají ekonomických důvodů navrhovat (vypadávají proto 3pruhové tunely)proto 3pruhové tunely)

(Nouzové) chodníky - oboustranně š. 0,75 až 1 m; (Nouzové) chodníky - oboustranně š. 0,75 až 1 m; slouží i k nouzovému odstavení vozidelslouží i k nouzovému odstavení vozidel

ČSN 73 7507/1999 Projektování tunelů pozemních komunikací:

Průjezdný Průjezdný průřezprůřez

Doplněním o Doplněním o podjezdnou výškupodjezdnou výšku:: Základní v.= 4,50 m (dříve 4,80 m)Základní v.= 4,50 m (dříve 4,80 m) Může být ve zvlášť odůvodněných případech zvýšenaMůže být ve zvlášť odůvodněných případech zvýšena Na místních obslužných komunikacích v.= 4,20 mNa místních obslužných komunikacích v.= 4,20 m Nad chodníky v.= 2,20 m (2,40 m nad přilehlou Nad chodníky v.= 2,20 m (2,40 m nad přilehlou

vozovkou)vozovkou)

h = 4,50 mh1= 2,20 mh2= 0,20 m

Nouzový a Nouzový a otáčecí otáčecí

zálivzáliv

každých cca 700 m

každý 2. nouzový záliv

Odvození průřezu Odvození průřezu tunelu,tunelu,Únikový tunel a chodbaÚnikový tunel a chodba

pro osoby

(po cca 350 m)

pro vozidla

(u každého

2. nouzovéh

o zálivu)

m1, m2 … tolerance

Obrys lin. podzemního Obrys lin. podzemního díla složený z díla složený z kruhových obloukůkruhových oblouků (něm.: (něm.: „tlamový“„tlamový“)) Následné poloměry v Následné poloměry v

poměrupoměru <<5 (resp. 1/5). 5 (resp. 1/5). Nejmenší r = 1,5 mNejmenší r = 1,5 m

ZaklenutíZaklenutí je staticky je staticky velmi výhodné (v ostění velmi výhodné (v ostění vznikají především vznikají především normálové síly; normálové síly; momenty jen při momenty jen při výrazně rozdílné kvalitě výrazně rozdílné kvalitě okolní horniny nebo okolní horniny nebo nesymetrickém zatížení)nesymetrickém zatížení)

Spodní klenbaSpodní klenba vždy u vždy u slabých hornin nebo slabých hornin nebo vysokých tlaků vodyvysokých tlaků vody

Tvorba Tvorba příčného řezupříčného řezu

tunelu tunelu podzemní podzemní

dráhydráhy

Typické hodnoty příčných Typické hodnoty příčných ØØ liniových P.S.liniových P.S.

Kanalizační sběrač (kmenová stoka)Kanalizační sběrač (kmenová stoka) cca 10 mcca 10 m22

Dálnice (jeden jízdní pruh)Dálnice (jeden jízdní pruh) 75 m75 m22

Dálnice (dva jízdní pruhy)Dálnice (dva jízdní pruhy) 90 až 110 m90 až 110 m22

Železnice (jednokolejný)Železnice (jednokolejný) 50 m50 m22

Podzemní dráha, Metro (jednokolejný)Podzemní dráha, Metro (jednokolejný) 35 m35 m22

Rychlá železnice IC, EC (jednokolejný)Rychlá železnice IC, EC (jednokolejný) 50 m50 m22

Rychlá železnice IC, EC (dvoukolejný) Rychlá železnice IC, EC (dvoukolejný) 80 až 100 80 až 100 mm22

2. Směrové poměry2. Směrové poměry Jsou dány Jsou dány technologií stavbytechnologií stavby a a provoznímiprovozními

potřebamipotřebami. Významné jsou při volbě trasy . Významné jsou při volbě trasy GT GT poměrypoměry

a) Technologie stavbya) Technologie stavby (= poloměry zatáčení (= poloměry zatáčení stavebních mechanismů):stavebních mechanismů):

Kolejová dopravaKolejová doprava r rminmin = 10 m = 10 m

Samovyklápěcí vozySamovyklápěcí vozy r rminmin = 12 až 30 m = 12 až 30 mAutomobilová doprava, dempry, Automobilová doprava, dempry,

dopravníkovédopravníkové nakladačenakladače r rmin min = 15 m= 15 mRazící štíty a TBMRazící štíty a TBM zatáčejí jen velmi nerady (r zatáčejí jen velmi nerady (r >>

100 m). Jinak ražba v přímých úsecích (polygonální 100 m). Jinak ražba v přímých úsecích (polygonální trasa) z Ša do Ša nebo z komory do komorytrasa) z Ša do Ša nebo z komory do komory

Ražba v přímé a obloucích velkého r je Ražba v přímé a obloucích velkého r je jednodušší a lacinějšíjednodušší a lacinější

b) Potřeby provozní:b) Potřeby provozní: Oblouky malého Oblouky malého rr pouze u pouze u hydrotechnických štolhydrotechnických štol

((ss volnou hladinouvolnou hladinou: r: rminmin = 5 d; = 5 d; tlakovétlakové štolyštoly: r: rminmin = = 2,5 d; lépe 5 d; d = 2,5 d; lépe 5 d; d = ØØ))

Železniční tunelyŽelezniční tunely:: rrminmin závisí na návrhové rychlosti. závisí na návrhové rychlosti. V žel. tunelech rV žel. tunelech rmin min = 250 m. U oblouků r = 250 m. U oblouků r << 1 000 m 1 000 m je nutnost rozšíření průjezdného je nutnost rozšíření průjezdného ØØ. Tunely v . Tunely v obloucích se hůře větrajíobloucích se hůře větrají

Silniční, dálniční a městské tunelySilniční, dálniční a městské tunely: r: rmin min závisí na závisí na návrhové rychlosti. rnávrhové rychlosti. rmin min = 300 m (nevyžaduje = 300 m (nevyžaduje rozšíření). Výhodné je umístění portálů v oblouku rozšíření). Výhodné je umístění portálů v oblouku (omezení oslnění při výjezdu a omezení zrcadlení (omezení oslnění při výjezdu a omezení zrcadlení portálu při vjezdu).portálu při vjezdu). U obousměrných tunelů (neměly U obousměrných tunelů (neměly by však být!) omezí zakřivení v oblouku oslňování by však být!) omezí zakřivení v oblouku oslňování protijedoucích vozidelprotijedoucích vozidel

3. Výškové (sklonové) poměry3. Výškové (sklonové) poměry a) Minimální podélný sklona) Minimální podélný sklon

BěhemBěhem stavby je dán potřebou gravitačního odvodnění: stavby je dán potřebou gravitačního odvodnění:

- min 2 ‰ v tvrdých celistvých horninách- min 2 ‰ v tvrdých celistvých horninách

- min 4 až 5 ‰ v horninách slabých. Při obsahu - min 4 až 5 ‰ v horninách slabých. Při obsahu jílových minerálů nebo nebezpečí jílových minerálů nebo nebezpečí rozbřídání je rozbřídání je odvedení vody mimořádně odvedení vody mimořádně důležité!důležité!

Dohorní ražba vždy, když to jde. Ražby úpadní Dohorní ražba vždy, když to jde. Ražby úpadní přinášejí pouze problémy!!přinášejí pouze problémy!!

Minimální podélný sklon u silničních tunelů (s výjimkou Minimální podélný sklon u silničních tunelů (s výjimkou vrcholového oblouku) činí 3 ‰ (pro gravitační vrcholového oblouku) činí 3 ‰ (pro gravitační odvodnění)odvodnění)

Ražba ze dvou portálů = střechovitá niveleta

b) Maximální podélný sklonb) Maximální podélný sklon Štoly s volnou hladinouŠtoly s volnou hladinou:: pro optimální rychlost pro optimální rychlost

vody cca 2 až 2,5 msvody cca 2 až 2,5 ms-1-1 = podélný sklon cca 2 %; při = podélný sklon cca 2 %; při vyšších sklonech jsou mnohem vyšší rychlosti =vyšších sklonech jsou mnohem vyšší rychlosti =>> vymílání a eroze (důležité u kanalizace => šachty, vymílání a eroze (důležité u kanalizace => šachty, spadiště)spadiště)

Vodní tlakové štolyVodní tlakové štoly:: mohou mítmohou mít jakékoliv sklony i jakékoliv sklony i protispády; v nejvyšších místech trasy je umístěno protispády; v nejvyšších místech trasy je umístěno odvzdušněníodvzdušnění, v nejnižších , v nejnižších odkaleníodkalení

Železniční tunelyŽelezniční tunely:: sklon tunelu musí být menší než sklon tunelu musí být menší než ve volné trati (= horší podmínky provozu – odpor ve volné trati (= horší podmínky provozu – odpor vzduchu, vlhkost, osvětlení). Tunel nesmí být místem vzduchu, vlhkost, osvětlení). Tunel nesmí být místem rozhodujícím o propustnosti trati!rozhodujícím o propustnosti trati!

Max. stoupání v železničním tunelu Max. stoupání v železničním tunelu ss´́= 0,8 s – 0,2 = 0,8 s – 0,2 [[‰‰]] (obecně (obecně << 2%) s…max. stoupání v příslušné trati 2%) s…max. stoupání v příslušné trati

Silniční, dálniční a městské tunelySilniční, dálniční a městské tunely:: podle podle návrhové rychlosti, tak, návrhové rychlosti, tak, aby nebyly zřizovány aby nebyly zřizovány přídavné pruhypřídavné pruhy ve stoupání či v klesání (pro rychlost ve stoupání či v klesání (pro rychlost 80 km/hod = max. sklon 3,5 %)80 km/hod = max. sklon 3,5 %)

- podle zahraničních zkušeností u dlouhých tunelů: - podle zahraničních zkušeností u dlouhých tunelů: max. max. sklon 2,5 %sklon 2,5 %

• Max. dovolený sklon podle ČSN 73 7507 [obvykle se Max. dovolený sklon podle ČSN 73 7507 [obvykle se neuplatňuje]:neuplatňuje]:

- silnice a dálnice 7 %- silnice a dálnice 7 %

- místní komunikace 8 %- místní komunikace 8 %• Ve světě až Ve světě až << 15 % (zvláště pro výrazné zkrácení 15 % (zvláště pro výrazné zkrácení

ramp např. u podvodních tunelů). Zde je nutné ramp např. u podvodních tunelů). Zde je nutné zvážit, že zvážit, že s vyšším sklonem komunikace výrazně s vyšším sklonem komunikace výrazně vzrůstá nebezpečí kolize či havárie a dále stoupá vzrůstá nebezpečí kolize či havárie a dále stoupá velmi podstatně i produkce exhalací a tedy výrazně velmi podstatně i produkce exhalací a tedy výrazně náklady na větrání tunelunáklady na větrání tunelu